2025年大学《新能源科学与工程-风能利用技术》考试参考题库及答案解析

2025年大学《新能源科学与工程-风能利用技术》考试参考题库及答案解析单位所属部门：________姓名：________考场号：________考生号：________一、选择题1.风能利用技术中，风能密度最大的位置通常位于（）A.山顶B.平原开阔地C.风电场中心D.沿海地区答案：B解析：风能密度是指单位迎风面积接受到的风能大小。平原开阔地地形平坦，障碍物少，气流通畅，风速较高且稳定，因此风能密度最大。山顶由于海拔高，风速可能较大，但空气稀薄，能量密度不一定最高。风电场中心是风机实际运行位置，其风能密度受周围环境因素影响。沿海地区风速较大，但常伴有海陆风转换，稳定性不如平原开阔地。2.风力发电机叶片材料选择的主要考虑因素不包括（）A.强度B.轻量化C.耐候性D.透明度答案：D解析：风力发电机叶片需要承受巨大的风载荷，因此强度是首要考虑因素。同时，叶片需要尽可能轻，以降低惯性力矩，提高发电效率。耐候性确保叶片在户外恶劣环境下长期稳定运行。透明度对于叶片功能并非必需，不是主要考虑因素。3.风力发电机组变桨系统的主要功能是（）A.调节发电机输出电压B.改变风力发电机输出功率C.控制发电机转速D.调节变压器变比答案：B解析：变桨系统通过改变风力发电机叶片的攻角，从而调节风力发电机吸收的风能，进而控制输出功率。在风速过高时，变桨系统可以减小叶片受风面积，降低输入功率，保护机组安全。调节电压、转速和变比是其他电力电子设备或系统的功能。4.风力发电机偏航系统的主要作用是（）A.调节发电机输出电流B.使风力发电机始终对准来风方向C.控制发电机输出频率D.调节风力发电机扭矩答案：B解析：偏航系统的作用是驱动风力发电机机舱旋转，使风轮能够始终朝向风来的方向，从而最大限度地吸收风能。调节电流、频率和扭矩是电力系统和控制系统的功能。5.风电场中，风向变化快速且剧烈的区域通常需要采用（）A.大容量风电机组B.具有高启动风速的风电机组C.具有宽运行风速范围的风电机组D.具有高切出风速的风电机组答案：C解析：风向变化快速且剧烈意味着风速波动大，需要风电机组能够在更宽的风速范围内稳定运行并发电。宽运行风速范围的风电机组可以适应这种条件，提高发电量。大容量、高启动风速和高切出风速并不能直接应对风向剧烈变化的问题。6.风力发电机齿轮箱油温过高可能的原因是（）A.风速过低B.油量不足C.风速过高D.发电机励磁电流过大答案：B解析：齿轮箱油温过高通常是由于润滑不良或散热不足引起的。油量不足会减少润滑和散热效果，导致油温升高。风速过低或过高主要影响风轮吸收的能量，不是直接原因。发电机励磁电流过大主要影响发电机自身运行状态，对齿轮箱油温影响间接。7.风力发电机叶片出现裂纹的主要原因可能是（）A.设计寿命到期B.运行风速超出设计范围C.叶片材料老化D.偏航系统故障答案：B解析：运行风速超出设计范围会导致叶片承受过大的应力，容易引发裂纹。设计寿命到期、材料老化是逐渐发生的现象，不一定导致突发性裂纹。偏航系统故障主要影响风向对准，不直接导致叶片裂纹。8.风电场运维中，定期进行叶片清洗的主要目的是（）A.提高发电机效率B.防止偏航系统过载C.减少风能密度D.避免叶片腐蚀答案：A解析：叶片表面污垢会阻挡气流，降低风能利用效率。定期清洗叶片可以去除污垢，恢复叶片气动性能，从而提高风力发电机组的发电效率。防止偏航系统过载、减少风能密度和避免腐蚀并非清洗叶片的主要目的。9.风力发电机组的变流器通常采用（）A.直流-直流变换器B.交流-交流变换器C.直流-交流变换器D.交流-直流变换器答案：D解析：风力发电机发出的电能通常是交流电，但需要转换成直流电才能存储到蓄电池或并网到电网。因此，风力发电机组的变流器通常是交流-直流变换器。10.风电场并网时，需要满足（）A.电压和频率与电网匹配B.功率因数小于0.9C.电流相位超前电网D.频率与电网不一致答案：A解析：风力发电机组并网到电力系统时，必须保证其输出电压、频率、相位等参数与电网的要求相匹配，以避免对电网造成冲击和损害。功率因数、电流相位和频率的一致性都是并网的基本要求，但只有电压和频率匹配是首要且核心的条件。11.风力发电机塔筒高度增加的主要目的是（）A.增大风能密度B.减少风阻C.提高风轮扫掠面积D.降低基础成本答案：A解析：风能密度与风速的立方成正比，风速随高度增加而增大。塔筒高度增加可以使风轮置于风速更高、更稳定的风能丰富层，从而增大风能密度，提高发电量。减少风阻、提高风轮扫掠面积和降低基础成本并非塔筒高度增加的主要目的。12.风力发电机组通常采用多级齿轮箱的主要原因是（）A.提高发电效率B.增大输出扭矩C.降低输入功率D.减少传动比答案：B解析：风力发电机输出扭矩很大，而风轮转速较低，需要通过齿轮箱将低转速、大扭矩转换为高转速、小扭矩，以适应发电机的要求。多级齿轮箱可以通过多个传动阶段逐步增大传动比，从而能够承受巨大的扭矩，并实现有效的功率传输。提高发电效率、降低输入功率和减少传动比不是采用多级齿轮箱的主要原因。13.风力发电机叶尖小翼的主要作用是（）A.增大叶片重量B.提高叶片气动效率C.防止叶片磨损D.改变叶片振动频率答案：B解析：叶尖小翼通过在叶片尖部增加一个小翼，可以减小叶片尾流的不对称性，改善叶片周围的流场，从而提高叶片的气动效率，增加发电量。增大叶片重量、防止磨损和改变振动频率不是叶尖小翼的主要目的。14.风电场电气系统中，集电线路通常采用（）A.直流线路B.交流线路C.光纤线路D.母线答案：D解析：风电场内通常铺设母线，将多台风力发电机组的电能汇集起来，再通过升压变压器升压后送出。母线具有容量大、传输效率高、结构紧凑等优点，适合风电场内部电能的汇集和传输。直流、交流线路和光纤线路在风电场内部汇集电能的应用相对较少。15.风力发电机组的控制系统中，MPPT（最大功率点跟踪）算法的主要作用是（）A.调节电网频率B.调节风力发电机转速C.使风力发电机始终运行在风能密度最大的工作点D.调节风力发电机输出电压答案：C解析：MPPT算法的作用是实时监测风力发电机的运行状态，动态调整其工作点，使其始终运行在当前风速下的最大功率输出点，从而最大限度地利用风能，提高发电量。调节电网频率、风力发电机转速和输出电压是其他控制系统或设备的任务。16.风力发电机变流器中的直流母线电容的主要作用是（）A.提高系统功率因数B.稳定直流母线电压C.增大交流输出功率D.减少谐波含量答案：B解析：直流母线电容在变流器系统中起到储能和滤波的作用。它可以吸收电网波动或负载变化引起的电流冲击，平滑直流母线电压，保证变流器稳定运行。提高功率因数、增大交流输出功率和减少谐波含量是其他技术或设备的功能。17.风电场并网系统中，滤波器的主要作用是（）A.提高系统效率B.改善电能质量C.增大发电功率D.降低系统成本答案：B解析：风电场并网时，由于风力发电机输出特性波动，可能会产生谐波、闪变等电能质量问题，影响电网稳定运行。滤波器可以通过滤除特定频率的谐波电流或电压，平滑输出波形，改善电能质量，满足电网并网要求。提高效率、增大发电功率和降低成本不是滤波器的主要目的。18.风力发电机组的yaw检测系统用于（）A.监测发电机温度B.检测叶片振动C.判断风力发电机是否正对风向D.监测电网电压答案：C解析：yaw检测系统（偏航检测系统）用于实时监测风力发电机机舱的朝向，判断其是否与风向一致。如果检测到偏航角度超出允许范围，控制系统会启动偏航动作，驱动机舱旋转，使风轮对准来风方向，以获取最大风能。监测发电机温度、叶片振动和电网电压是其他监测系统的功能。19.风力发电机组的超速保护功能是为了防止（）A.发电机过载B.齿轮箱油温过高C.叶片断裂D.偏航系统故障答案：C解析：风力发电机超速保护功能是为了在风速过高或异常情况下，迅速降低风轮转速，防止因转速过高导致风轮、叶片、齿轮箱等部件承受过大的应力而损坏，特别是防止叶片断裂造成严重事故。防止发电机过载、齿轮箱油温过高和偏航系统故障是其他保护功能或措施的任务。20.风电场运维中，进行变流器直流母线绝缘测试的主要目的是（）A.检查变流器输出电压B.发现绝缘缺陷，防止漏电C.测量变流器效率D.检查变流器冷却系统答案：B解析：变流器直流母线绝缘测试是为了检测直流母线及其连接部件的绝缘性能是否良好。良好的绝缘可以防止直流母线发生漏电，确保变流器安全稳定运行。检查输出电压、测量效率和检查冷却系统是其他检测项目的内容。二、多选题1.风力发电机组的传动链通常包括哪些部件？（）A.风轮B.齿轮箱C.发电机D.联轴器E.塔筒答案：ABCD解析：风力发电机组的传动链是将风轮捕获的风能传递到发电机的机械部分，主要包括风轮、通过联轴器连接的齿轮箱、发电机等。塔筒是支撑结构，不属于传动链。2.风力发电机偏航系统通常包含哪些功能？（）A.风向传感器B.偏航驱动机构C.控制单元D.限位开关E.叶片答案：ABCD解析：风力发电机偏航系统用于使风轮对准风向，其组成部分通常包括用于检测风向的风向传感器、驱动机舱旋转的偏航驱动机构、根据传感器信号控制偏航动作的控制单元，以及用于防止偏航超出范围的限位开关。叶片是产生风能的部分，不是偏航系统的组成部分。3.影响风力发电机发电量的主要因素有哪些？（）A.风速B.风向C.叶片扫掠面积D.发电机效率E.偏航精度答案：ABCD解析：风力发电机的发电量与风速的立方、叶片扫掠面积、发电机效率等因素成正比。风向影响风能利用效率，偏航精度影响风向对准的准确性，进而影响发电量，但前四者是更直接、主要的影响因素。4.风力发电机变流器常见的控制策略有哪些？（）A.最大功率点跟踪（MPPT）B.电压源型逆变器控制C.电流源型逆变器控制D.直流母线电压控制E.电网同步控制答案：ABCDE解析：风力发电机变流器常用的控制策略包括MPPT算法以追踪最大输出功率点，电压源型或电流源型逆变器控制方式以实现交流输出，直流母线电压控制以稳定直流环节，以及电网同步控制以保证并网稳定。5.风电场电气系统通常包含哪些主要设备？（）A.风力发电机B.集电线路C.升压变压器D.母线E.电网接口答案：BCDE解析：风电场电气系统是汇集和传输电能的部分，主要设备包括将发电机电能汇集的集电线路（通常是母线）、将电压提升至并网水平的升压变压器，以及最终连接到电网的电网接口。风力发电机是发电单元，属于一次设备。6.风力发电机组的变桨系统通常由哪些部分组成？（）A.桨叶B.桨根C.变桨驱动机构D.变桨控制器E.桨尖小翼答案：CD解析：风力发电机组的变桨系统是用于调节桨叶攻角的部分，主要由执行变桨动作的变桨驱动机构和接收指令并控制变桨过程的变桨控制器组成。桨叶、桨根和桨尖小翼是构成叶片的部分，不是变桨系统的组成部分。7.风力发电机组的常见保护功能有哪些？（）A.过速保护B.低电压保护C.过负荷保护D.风切变保护E.漏电保护答案：ABCD解析：为了保障风力发电机组的safe运行，通常配置多种保护功能，包括防止风速过高导致损坏的过速保护，防止并网电压过低影响电网稳定的低电压保护，防止电流过大损坏电气设备的过负荷保护，以及在下风向塔筒附近出现障碍物时保护机组安全的风切变保护。漏电保护通常由接地系统和接地检测装置实现，也是重要的安全保护之一。此题选项均属常见保护功能。8.风电场运维工作中，常见的检查项目包括哪些？（）A.风力发电机运行数据监测B.叶片外观检查C.齿轮箱油位和油温检查D.偏航系统功能测试E.塔筒基础沉降观测答案：ABCDE解析：风电场运维工作需要对风力发电机组的各个部分进行检查和维护，常见的检查项目包括监测运行数据、检查叶片是否有损伤、检查齿轮箱的油位和油温、测试偏航系统的功能，以及定期观测塔筒基础是否有沉降等。9.风力发电并网需要满足哪些基本条件？（）A.电压等级匹配B.频率一致C.电流相位相同D.功率因数大于0.95E.谐波含量符合标准答案：ABCE解析：风力发电机组并网到电力系统时，必须满足电压等级、频率、电流相位（或相位差在允许范围内）以及电能质量（如谐波含量）等要求。功率因数需要满足电网要求，但具体数值可能并非必须大于0.95，而是需要处于一个允许的范围内，且通常是滞后功率因数。此题选项ABCE为并网的基本条件。10.风力发电机叶片材料需要具备哪些性能？（）A.高强度B.轻质化C.良好的耐候性D.优异的气动性能E.低成本答案：ABCD解析：风力发电机叶片材料需要承受巨大的气动载荷，因此必须具有高强度和轻质化的特点，以降低叶片自身重量，提高气动效率。同时，叶片需要在户外长期运行，需要具备良好的耐候性，抵抗风吹日晒、湿度变化等环境因素的影响。优异的气动性能是叶片设计的目标，也间接要求材料具有合适的力学和物理特性。虽然成本是重要的考虑因素，但不是材料本身的性能要求。11.风力发电机风轮通常由哪些部件组成？（）A.枢轴B.风轮辐C.叶根D.叶片E.桨尖小翼答案：BCD解析：风力发电机风轮是捕获风能并产生转矩的部分，主要由连接到枢轴的风轮辐、固定在风轮辐上并通过叶根连接的叶片组成。桨尖小翼是安装在叶片尖端的部件，用于改善气动性能，但不是风轮的核心组成部分。12.风力发电机组的控制系统中，通常包含哪些类型的功能？（）A.数据采集B.最大功率点跟踪（MPPT）C.电网同步D.变桨控制E.偏航控制答案：ABCDE解析：风力发电机组的控制系统是整个机组运行的核心，需要具备数据采集功能以获取运行状态信息，MPPT功能以优化功率输出，电网同步功能以保证并网稳定，以及变桨控制和偏航控制功能以适应风速和风向变化，确保机组安全高效运行。13.风电场选址需要考虑哪些自然条件？（）A.风资源丰富且稳定B.地形开阔，障碍物少C.海拔高度适宜D.土壤条件良好E.水源充足答案：ABCD解析：风电场选址的首要考虑因素是风资源，需要选择风能密度高、风速稳定且切出风速高的区域，同时要求地形开阔，少有山脉、建筑物等障碍物阻挡来风。海拔高度和土壤条件也会影响风机的基础设计和施工，也是选址时需要考虑的因素。水源充足虽然对风电场运行有利，但通常不是首要或决定性的选址条件。14.风力发电机齿轮箱常见的故障有哪些？（）A.齿轮磨损B.轴承损坏C.油封失效漏油D.内部过热E.齿轮断裂答案：ABCDE解析：风力发电机齿轮箱在运行中承受巨大载荷和冲击，常见的故障包括齿轮磨损、轴承因疲劳或润滑不良而损坏、油封老化或损坏导致漏油、内部齿轮或轴承摩擦生热过高等，严重时也可能发生齿轮断裂等catastrophic故障。15.风力发电机组的电气保护中，通常设置哪些保护装置？（）A.过流保护B.过压保护C.低压保护D.接地保护E.过励保护答案：ABCD解析：为了保护风力发电机组的电气设备和确保安全运行，电气系统中通常会设置过流保护（防止电流过大损坏设备）、过压保护（防止电压过高损坏绝缘）、低压保护（防止并网电压过低影响稳定）以及接地保护（防止漏电危及人身安全）。过励保护通常针对发电机或变压器，在风力发电机中不直接设置此保护。16.风电场运维中，叶片清洗的目的是什么？（）A.提高风力发电机效率B.延长叶片使用寿命C.防止叶片腐蚀D.改善叶片气动外形E.降低噪音答案：ABCD解析：风力发电机叶片积灰或污垢会阻碍气流，增加空气阻力，降低风能利用效率（A）。长期积累的污染物可能磨损叶片表面，影响其气动性能和结构完整性，有助于延长叶片使用寿命（B）。某些污垢可能含有腐蚀性成分，清洗可以防止或减缓叶片腐蚀（C）。清洗有助于恢复叶片原有的气动外形，维持高效气动性能（D）。叶片清洗主要改善气动性能，对降低噪音的直接影响相对较小。17.风力发电机偏航系统的作用是什么？（）A.使风轮对准风向B.调节风力发电机输出功率C.控制风力发电机转速D.保持风力发电机机舱稳定E.实现风力发电机并网答案：AB解析：风力发电机偏航系统的核心作用是驱动风力发电机机舱旋转，使风轮始终能够正对来风方向（A），从而最大限度地吸收风能，提高发电功率（B）。调节输出功率主要由变桨系统和变流器实现，控制转速由变流器实现，保持机舱稳定是偏航驱动机构的功能之一，但主要目的不是并网。18.风力发电机变流器中的滤波器的作用是什么？（）A.滤除谐波电流B.平滑直流母线电压C.滤除高次谐波D.提高交流输出质量E.降低开关损耗答案：ABCD解析：风力发电机变流器输出到电网的电流或电压可能含有高次谐波等成分，滤波器用于滤除这些不需要的谐波分量（A、C），使输出电流或电压波形更接近理想的正弦波，从而提高交流输出质量（D），保证电能质量符合并网标准。滤波器本身并不能直接平滑直流母线电压（B是其结果之一），也不能显著降低开关损耗（E）。19.风力发电机组的超速保护如何实现？（）A.安装风速传感器B.设置转速阈值C.启动变桨系统D.停止风力发电机运行E.启动紧急停机答案：ABCE解析：风力发电机组的超速保护通常通过安装风速或转速传感器（A）来实时监测运行状态，并设置一个安全转速阈值（B）。当监测到的转速超过阈值时，保护系统会首先尝试通过启动变桨系统（C）将桨叶变桨到接近关闭位置，以大幅降低风轮转速。如果变桨动作仍无法使转速降在安全范围内，或者风速过高导致变桨无效，保护系统会最终执行紧急停机（E）指令，切断风力发电机与电网的连接或使其安全停机，防止发生损坏事故。设置转速阈值（B）是核心逻辑，其他是实现方式。20.风电场并网需要满足哪些电能质量要求？（）A.电压稳定B.频率稳定C.电流相位一致D.谐波含量低E.功率因数高答案：ABCDE解析：风力发电机组并网到电力系统时，需要满足一系列电能质量要求以保证并网安全稳定。这包括输出电压需与电网电压等级和波动范围匹配（A），输出频率需与电网频率一致（B），输出电流的相位需与电网电压相位一致或差值在允许范围内（C），输出电流中谐波含量需低于标准限值（D），以及功率因数需满足电网要求，通常要求功率因数在某个范围内（E），过高或过低都可能影响并网。三、判断题1.风力发电机风轮的转速通常高于其运行风速。（）答案：正确解析：风力发电机的工作原理是将风能转化为机械能再转化为电能。风轮吸收风能使其旋转，但由于风能密度有限，风轮的转速通常远低于其运行风速。发电机需要将风轮的低转速提升到其设计的最佳运行转速范围，通常通过齿轮箱等变速装置实现。因此，风轮转速一般低于运行风速。2.风力发电机变桨系统的主要目的是在低风速时关闭风轮。（）答案：错误解析：风力发电机变桨系统的主要目的是根据风速和运行状态，调节叶片的攻角，以优化风能吸收效率。在低风速时，变桨系统通常会增大攻角以捕获更多风能，提高低风速下的发电量。只有在风速过高时，为了保护机组安全，才会将叶片变桨到关闭位置。3.风力发电机组的齿轮箱通常采用交流异步电机作为原动机。（）答案：错误解析：风力发电机组的齿轮箱的原动机是风轮，它将风能转化为机械能。发电机本身是输出端，将机械能转化为电能。题目描述混淆了原动机和发电机。此外，风力发电机通常采用同步发电机或永磁发电机，而非交流异步电机。4.风力发电机组的偏航系统只用于调整风轮的朝向。（）答案：错误解析：风力发电机组的偏航系统确实主要用于调整整个机舱和风轮的朝向，使其始终对准来风方向。但除了调整朝向，偏航系统本身及其控制过程也需要考虑机舱的稳定性、旋转精度以及与塔筒的相对位置关系，确保在风压作用下机舱能够稳定地转向。5.风力发电并网时，允许发电机输出电压和频率与电网存在较大偏差。（）答案：错误解析：风力发电机组并网到电力系统时，必须严格保证其输出电压的幅值、频率以及相角与电网的要求相匹配，偏差在很小的允许范围内。电压和频率的较大偏差会导致并网失败，甚至对电网造成冲击和损害。6.风力发电机叶片材料需要具备轻质高强和良好耐候性的特点。（）答案：正确解析：风力发电机叶片需要承受巨大的气动载荷，因此材料必须具有高强度和轻质化的特点，以降低叶片自身重量，提高气动效率，同时减少对塔筒和基础的压力。同时，叶片需要在户外长期运行，需要具备良好的耐候性，抵抗风吹日晒、湿度变化、温度循环以及可能存在的腐蚀性环境因素的影响。7.风力发电机组的变流器只能用于并网型风力发电机。（）答案：错误解析：风力发电机组的变流器主要用于将风力发电机发出的交流电转换成直流电储存到蓄电池（对于离网型或混合型风力发电机），或者转换成与电网同步的交流电并网（对于并网型风力发电机）。因此，变流器在两种类型的系统中都可能使用。8.风力发电机组的超速保护通常通过限制风速来实现的。（）答案：错误解析：风力发电机组的超速保护主要是通过监测风轮的实时转速，当转速超过预设的安全阈值时触发保护动作。虽然风速是导致超速的原因，但保护机制本身是针对转速的，而不是直接限制风速。风速通过影响转速，最终由转速触发保护。9.风电场运维中，定期清洁集电线路可以显著提高发电量。（）答案：错误解析：风电场运维中，定期清洁集电线路（如架空线路或电缆）主要是为了确保电能传输的效率和可靠性，防止因污秽导致的绝缘性能下降或电晕放电，而不是直接为了提高风力发电机本身的发电量。清洁叶片可以显著提高发电量，但清洁集电线路影响的是输电环节。10.风力发电机组的yaw检测系统与偏航控制系统是同一个系统。（）答案：正确解析：风力发电机组的yaw检测系统负责实时监测风力发电机机舱的朝向（即偏航角），并